Ученые выяснили, что ключевое свойство льда — его скользкость — связано с уникальным взаимодействием молекул воды с поверхностью, с которой он контактирует. Это противоречит устоявшимся теориям, которые объясняли данный феномен воздействием давления и трения.
Исследователи из Саарландского университета пришли к выводу, что гладкий и скользкий лед обязан своим свойствам не давлению и трению, как считалось ранее, а особенному взаимодействию молекул льда и контактной поверхности, такой как подошва обуви. Это открытие ставит под сомнение представления, которые существовали почти два века, основанные на идеях брата лорда Кельвина, Джеймса Томпсона, который полагал, что лед плавится под воздействием температуры, давления и трения, сообщает Phys.org.
По словам руководителя исследования, профессора Мартина Мюзера, давление и трение не оказывают значительного влияния на образование тонкого слоя жидкости на поверхности льда. Вместо этого главную роль играют молекулярные диполи, которые изменяют структуру верхнего слоя льда. Молекула воды имеет положительный и отрицательный полюса, создающие электрический дипольный момент. Эти моменты влияют на состояние верхнего слоя льда при контакте с обувной поверхностью, нарушая строгую организацию молекул в твердом состоянии и превращая ее в менее упорядоченный, жидкообразный слой.
Таким образом, когда подошва соприкасается со льдом, верхние слои теряют свою структурированную форму не благодаря сильному физическому давлению или активному трению, а вследствие взаимодействия электрических полей, возникающих между молекулами льда и материалом подошвы. Выводы ученых окончательно опровергают давние заблуждения и предоставляют новую перспективу для понимания процессов, происходящих на микроуровне при взаимодействии льда с различными поверхностями.
Исследование не только разрушает почти 200-летние устоявшиеся представления, но и опровергает еще одно заблуждение. «Ранее считалось, что катание на лыжах при температуре ниже −40 °C невозможно, так как под лыжами слишком холодно для образования тонкой смазывающей пленки. В действительности, и это неверно», — поясняет профессор Мюзер.
По словам эксперта, даже при крайне низких температурах дипольное взаимодействие сохраняется, и на границе между льдом и лыжами продолжает образовываться тонкий слой жидкости. Хотя он настолько густой, что напоминает скорее вязкий мед, чем обычную воду. Катание на лыжах по такому покрытию представляло бы серьезные трудности, но сам факт существования подобного водного слоя подтверждает исключительную устойчивость дипольных взаимодействий и открывает новые горизонты для изучения свойств льда и процесса формирования скользких поверхностей.
Ранее ученые наблюдали переворот атомного ядра в реальном времени.
Фото: hi-tech.mail.ru